2016年機器人行業(yè)20項前沿技術(shù)盤(pán)點(diǎn)

　　最近在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)的“國際機器人與自動(dòng)化大會(huì )”(ICRA)向世人展示了該領(lǐng)域最新的設計和創(chuàng )意理念，從飛行運輸、環(huán)保檢測、工業(yè)制造到休閑生活娛樂(lè )，形形色色的機器人幾乎覆蓋了生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

　　不過(guò)，外行看熱鬧，內行看門(mén)道。美國電氣與電子工程師協(xié)會(huì )(IEEEE)從專(zhuān)業(yè)角度，介紹了會(huì )展中的20種機器人技術(shù)，設計重點(diǎn)在于以創(chuàng )新方案解決目前機器人應用中的一些難題，主要集中在控制、傳感、驅動(dòng)、操作、抓握、義肢、人形機平衡、外骨骼、飛行取物、人工智能、虛擬現實(shí)、組織微型機器人團隊等方面。

　　1.以視覺(jué)觸須傳感來(lái)校準制圖——仿生觸須機器人

　　對于那些要在現實(shí)世界中長(cháng)時(shí)間工作的觸覺(jué)機器人系統來(lái)說(shuō)，能自動(dòng)糾錯校準是其保持長(cháng)期穩定的前提，Bellabot就是這類(lèi)機器人。它像個(gè)由許多“眼球”組成的大“復眼”，每個(gè)“眼球”伸出一根仿生觸須，由電動(dòng)人造肌肉驅動(dòng)，通過(guò)攝像機提供視覺(jué)錯誤反饋，還有一個(gè)標準的工業(yè)機器人操作臺。

　　研究人員給它安裝了模擬小腦功能的適應性過(guò)濾模型，通過(guò)視覺(jué)觸須傳感圖來(lái)校準操作誤差，提高操縱機器人定向運動(dòng)的精確度。操作容錯度或傳感陣列損害都可能造成圖像缺陷，Bellabot能通過(guò)學(xué)習算法不斷調整傳感圖中的缺陷。

　　2.筋線(xiàn)驅動(dòng)結構靈活——彈性仿人類(lèi)脊椎

　　人類(lèi)脊椎由韌帶、椎間盤(pán)和肌肉來(lái)保持穩定性，強度高且轉動(dòng)靈活，模仿這樣的性能有利于機器人在未知環(huán)境中保持機械穩定性。為此，研究人員提出一種基于有機硅和筋線(xiàn)來(lái)驅動(dòng)的連續機制。

　　這種機制可用作機器人的頸部或軀干，更多集中在頸部。為了驗證各項功能，研究人員設計了一個(gè)多自由度樣機，通過(guò)彈性筋線(xiàn)模擬人類(lèi)頸部運動(dòng)，有助于將來(lái)設計機器人頸椎，還可作為一種測試平臺，開(kāi)發(fā)類(lèi)似機械的控制方案。

　　3.共同承擔重負荷——微型機器人團隊

　　這是個(gè)由許多小機器人組成的團隊。研究人員提出了一種簡(jiǎn)單的統計模型，能預測團隊的總體最大拉力，估算每個(gè)小機器昆蟲(chóng)與地面互動(dòng)的功能總和，比如在地面跑或走。

　　通過(guò)實(shí)驗檢測了三個(gè)團隊，一種是以剛毛推進(jìn)的小爬蟲(chóng)，一種是會(huì )慢走和快跑的6腳小昆蟲(chóng)，還有一種通過(guò)兩個(gè)輪子運動(dòng)的17克重微型多足機器人μTug，它們能共同承擔重負荷。比如每個(gè)μTug能在自身限制內運作，6個(gè)一組產(chǎn)生的拉力就能超過(guò)200牛頓。

　　4.筋線(xiàn)驅動(dòng)抓握多種物體——可穿戴聚合物手套

　　這是一種由聚合物材料制造、筋線(xiàn)驅動(dòng)的可穿戴機器手套，目前可套在拇指、食指、中指和手腕上，也叫做外手套體(Exo-GlovePoly)。在設計和制造上，這種外手套體還能根據不同人手的大小做調整，保護使用者不受傷，而且透氣性好，能嵌入特氟龍管來(lái)裝置線(xiàn)路。

　　它有兩個(gè)馬達，一個(gè)在拇指，另一個(gè)在食指或中指。研究人員讓一個(gè)健康志愿者做抓握實(shí)驗，測試手套的機械性能，通過(guò)連接型壓力傳感器和驅動(dòng)機制，能抓握不同形狀和大小的物體。

　　5.能與環(huán)境互動(dòng)保持平衡——有腿機器人TORO

　　有腿的仿人機器人要能執行多種任務(wù)。它們要能與環(huán)境互動(dòng)，遇到外部障礙時(shí)能扭轉身體，同時(shí)還要保持穩定協(xié)調的平衡。

　　為此，研究人員提出一種新的控制方法，把多級別控制和平衡結合。他們在仿人機器人TORO身上模擬了這種方法。為了達到恰當平衡，先把所有的任務(wù)力/力矩分配到終端受動(dòng)器，然后按照任務(wù)級別映射到連接空間。